學習重點 生物技術可利用重組DNA技術生產蛋白質藥物;製程複雜,市場成長並非因為製造容易、產量高。 生物相似藥與參考藥品高度相似,且無臨床上有意義的差異,不要求更有效,價格可較低。 區分基因療法、反義藥物與核酸探針,掌握PCR的變性、引子黏合、延伸順序。 抗體由B淋巴球分化的漿細胞分泌;同一抗體的scFv通常比Fab'小。 掌握A型明膠的乳化條件,以及冷凍乾燥的昇華原理、吸潮性與冷凍保護劑。 核心觀念 一、生物技術藥品與重組DNA技術 重組DNA(rDNA)技術可將目標蛋白質的基因置入適當載體,再導入細菌、酵母菌或哺乳動物細胞等宿主,使其表現蛋白質,經培養、分離、純化及品質管制後製成藥品。胰島素、生長激素及許多單株抗體皆可利用此類技術生產。 蛋白質生物藥通常分子較大、結構複雜,品質受摺疊、修飾及聚集狀態影響;溫度、pH與製程條件改變可能造成變性或活性降低。因此,製造與品質管制要求高,不能概括為容易製造或必然高產量。多數蛋白質口服時易被分解,通常採注射給藥,並須注意免疫原性。 生物技術藥品市場成長與治療選擇增加、療效及安全性改善的需求、法規與標準逐漸建立,以及慢性病族群增加有關。這不代表所有生物藥都比其他藥物安全,也不表示其製程簡單。 二、生物相似藥 生物相似藥(biosimilar)是經比較證明與已核准參考生物藥高度相似,且在安全性、純度與效價等方面無臨床上有意義差異的生物藥。生物製品具有微異質性,不能將生物相似藥理解為原開發分子的完全複製物。 比較重點正確觀念 結構與品質須高度相似,不能要求所有結構細節完全一致;差異仍須經評估。 療效不必比參考藥品更有效,重點是無臨床上有意義的差異。 價格可較參考藥品低,但不是保證一定較低。 證據要求以整體比較證據支持,不能概括宣稱一律不需人體臨床資料。 臨床資料的種類與範圍,須依比較結果、剩餘不確定性及主管機關要求決定。因此,既不能背成「完全免做人體研究」,也不宜認為每項產品都須重做與原廠相同的完整臨床開發。 三、抗體來源、抗體片段與反義藥物 B淋巴球分化成漿細胞後可分泌抗體;T淋巴球可參與免疫調節與細胞毒殺,但不是分泌抗體的細胞。 scFv為單鏈可變區片段,由抗體重鏈與輕鏈的可變區以胜肽連接;題幹所寫的Sfv可依此概念理解。Fab'除了可變區,還包含部分恆定區等結構,因此對同一抗體而言,scFv通常比Fab'小。 反義(antisense)藥物利用核酸序列互補性結合特定RNA,典型作用包括阻斷轉譯或促進標的RNA降解,因而減少標的蛋白質產生。本單元判斷重點是抑制標的蛋白質表現,不是促進其合成。 四、基因療法與相關核酸技術 基因療法(gene therapy)是將外源性基因物質導入人體細胞,以治療或糾正遺傳性或後天性基因缺陷的技術。可經適當載體直接導入體內,也可先將細胞取出,處理後再送回體內。判斷定義時,應抓住導入基因物質與治療目的,不能只看到DNA便認定是基因療法。 技術作用與判斷關鍵 基因療法將外源性基因物質導入細胞,以治療或糾正基因缺陷。 核酸探針以互補配對尋找特定核酸序列,主要用於偵測或診斷。 反義寡核苷酸結合特定RNA,調節其功能;本單元著重抑制標的蛋白質產生。 三股螺旋寡核苷酸可結合特定雙股DNA區域形成三股結構,干擾轉錄。 五、聚合酶鏈反應 PCR是在體外擴增特定DNA片段的技術,每個循環依序進行: 變性:加熱使雙股DNA分離成兩股。 引子黏合:降溫,使引子與互補的單股DNA序列雜交。 延伸:DNA聚合酶由引子端開始合成新的DNA鏈,複製標的序列。 關鍵順序為先分股,再結合引子,最後延伸。一般PCR的耐熱DNA聚合酶預先加入反應液,並非每個循環都重新添加;「聚合酶複製」描述的是延伸階段。 六、蛋白質等電點與明膠乳化力 蛋白質具有親水與疏水部分,可吸附於油水界面並協助形成保護膜。當pH接近等電點(pI)時,蛋白質平均淨電荷接近零,分子間靜電排斥減弱,通常較易聚集,乳化穩定性也可能降低。pH低於pI時偏帶正電,高於pI時偏帶負電。 A型明膠由酸處理製得,等電點約為pH 7~9;本單元應掌握其最佳乳化條件為pH 3.2。此時明膠帶正電;pH 8則落在其等電點範圍附近,不利於乳化穩定。 乳化力仍受蛋白質種類、溶解性及環境影響,不能把「遠離等電點」推成「距離越遠必然越好」,也不能只由酸處理或鹼處理的製法推算最佳乳化pH。 七、冷凍乾燥與冷凍保護劑 冷凍乾燥又稱凍晶乾燥,先將製劑冷凍,再於低壓下使冰直接昇華;後續乾燥則進一步去除殘留水分。一次乾燥須配合壓力及產品溫度控制,維持凍結結構並避免塌陷。不能將整個製程概括成「溫度與壓力都在水的三相點以上」。 凍乾適合許多熱不穩定製劑,但冷凍本身仍可能使蛋白質變性:冰晶形成、溶質濃縮、局部pH改變及界面作用,都可能造成損傷,因此常須添加適量保護劑。 冷凍保護劑(cryoprotectants)用於減少冷凍階段的損傷;本單元對應的製程是凍晶乾燥。蔗糖、海藻糖是常見蛋白質保護用糖類,也可提供乾燥保護;甘露醇常用作賦形劑,不能一概視為足以保護蛋白質的主要成分。 凍乾產物通常多孔、易復溶,可能含非晶型成分,且容易吸潮,須注意防濕包裝。凍乾通常設備成本高、耗能且耗時,不能認為比一般乾熱乾燥更省能、更快。 常考陷阱 「生物藥製造容易、產量高」:忽略細胞培養、純化及品質管制的複雜性。 「生物相似藥完全相同、必須更有效、必然更便宜」:應改以高度相似、無臨床上有意義差異及價格可較低判斷。 「生物相似藥不需人體臨床實驗」:這種全面免除的說法不適當,資料需求須依科學證據評估。 「T細胞分泌抗體」「scFv比Fab'大」:分泌抗體的是漿細胞;scFv通常較小。 「反義藥物促進標的蛋白質合成」:本單元重點為結合標的RNA後抑制蛋白質產生。 「尋找異常序列就是基因療法」:偵測屬探針概念;基因療法須有導入基因物質以治療的目的。 「PCR先讓引子雜交」:須先使雙股DNA分開。 「A型明膠在等電點乳化最好」:等電點附近容易聚集,應記住pH 3.2。 「凍乾不傷蛋白、非晶型不吸潮、耗時短」:均不適當;低溫仍有冷凍損傷,產品須防濕,製程通常耗時耗能。 記憶口訣 相似非複製,不必更有效,價格可較低。 B成漿、分抗體;單鏈片段較小體。 PCR:先分、再黏、後延伸。 A膠七到九等電,三點二乳化記牢。 凍乾靠昇華,怕凍加保護;成品防吸潮,製程耗時能。